類器官來(lái)源于成體干細(xì)胞或多能干細(xì)胞，可分化為多種細(xì)胞類型，形成類似體內(nèi)器官的結(jié)構(gòu)。將類器官與微生物進(jìn)行共培養(yǎng)，可以在體外重現(xiàn)宿主 - 微生物的相互作用，有助于深入理解微生物在健康和疾病中的作用機(jī)制。例如，腸道類器官可以與腸道微生物共培養(yǎng)，研究腸道菌群對(duì)腸道上皮細(xì)胞的影響，以及腸道上皮細(xì)胞對(duì)微生物的調(diào)控作用。
今天小編整理了一些關(guān)于類器官與微生物共培養(yǎng)的問(wèn)題，希望能夠?qū)Ω魑恍』锇橛兴鶐椭?/p>
類器官可以與多種微生物進(jìn)行共培養(yǎng)。
細(xì)菌：結(jié)直腸癌類器官與具核梭桿菌（Fusobacterium nucleatum, Fn）共培養(yǎng)后，可驗(yàn)證Fn的代謝產(chǎn)物（NaB）加強(qiáng)了PD-1抑制劑對(duì)腫瘤的殺傷效果[1];
病毒：Calvin J. Kuo等人[2]建立了頂端朝外的遠(yuǎn)端肺臟類器官，其暴露的外表面上表達(dá)ACE2促進(jìn)了SARS-CoV-2感染，可作為人類遠(yuǎn)端肺部感染（包括與COVID-19相關(guān)肺炎）的體外類器官模型;
真菌：煙曲霉分生孢子或其細(xì)胞壁成分通過(guò)PRR信號(hào)通路觸發(fā)肺類器官的強(qiáng)烈炎癥反應(yīng)，可為真菌性肺炎的機(jī)制研究提供模型[3]；
寄生蟲(chóng)：隱孢子蟲(chóng)可成功感染并定植于人小腸與肺來(lái)源的上皮類器官中，該類器官模型能支持寄生蟲(chóng)的侵入與存活，模擬生理性感染過(guò)程[4]。
目前，關(guān)于微生物感染類器官的方法主要有以下幾種：
可以。目前在疫苗研發(fā)應(yīng)用最廣的是扁桃體類器官，利用類器官樣本與流感等抗原共同孵育，結(jié)合基線血液和組織多維度測(cè)試，分析不同時(shí)間點(diǎn)免疫細(xì)胞組成和激活、抗體特異性以及中和能力等[17]
1. 為了確保微生物能在適宜的環(huán)境下與類器官進(jìn)行共培養(yǎng)，需要避免添加抑制其生長(zhǎng)的抗生素；
2.對(duì)于厭氧微生物的共培養(yǎng)，需要調(diào)整氧氣濃度[5]；
3.根據(jù)微生物的需求，可額外補(bǔ)充碳源/氮源或其他代謝底物。
1、用熒光染料對(duì)微生物進(jìn)行染色，有些可以追蹤它們?cè)诠才囵B(yǎng)中的行為長(zhǎng)達(dá)1周[5]。
圖1. 顯微注射法實(shí)現(xiàn)微生物與類器官共培養(yǎng)[5]
2、也可以采用電鏡的方式直接觀察[18]。
圖2. 利用SEM（A）和TEM（B）觀察被病毒感染前（Mock）和感染后6小時(shí)（6 hpi）的類器官纖毛部分，箭頭部分為病毒[18]
3、還可以將類器官提取RNA，檢測(cè)微生物的16S rRNA的表達(dá)水平，在宿主細(xì)胞的管家基因歸一化之后即可表示感染情況[6] 。
圖3. 檢測(cè)16S rRNA表達(dá)水平評(píng)估細(xì)菌感染類器官的強(qiáng)度[6]
4、可以利用現(xiàn)有的滴度檢測(cè)方法，如Rotavirus Fluorescent Focus Assay (FFA)可以檢測(cè)輪狀病毒的產(chǎn)量[19]。
大體流程是一樣的，只是類器官的培養(yǎng)體系可能需要額外的操作步驟，如：對(duì)于非分泌型微生物，如果宿主類器官是包埋在基質(zhì)膠內(nèi)培養(yǎng)的，需要先將基質(zhì)膠消化后，再進(jìn)行收集或提取。
有這樣的微生物，如：諾如病毒（Norovirus, NV）。諾如病毒于1972年由Kapikian等在美國(guó)諾瓦克市腹瀉暴發(fā)事件中首次分離，NV只能使用類器官培養(yǎng)主要是有以下幾個(gè)原因：
1、該病毒可在腸上皮細(xì)胞中檢測(cè)到，但在傳統(tǒng)細(xì)胞系中難以穩(wěn)定復(fù)制；
2、該病毒具有高度物種專一性，無(wú)法通過(guò)常規(guī)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模擬人類感染；
3、而經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該病毒可以感染腸道類器官并且實(shí)現(xiàn)有限復(fù)制[20]。
基于類器官獨(dú)特的3D結(jié)構(gòu)，有些實(shí)驗(yàn)是無(wú)法用二維細(xì)胞完成的：
1、特定微生物的體外擴(kuò)增只能在類器官中完成，如上文提到的諾如病毒[20]；
2、類器官的三維結(jié)構(gòu)可以用于模擬體內(nèi)的微生物定植環(huán)境，進(jìn)行微生物定植相關(guān)的研究[21]；
3、細(xì)胞系的基礎(chǔ)性質(zhì)與它們來(lái)源的細(xì)胞有很大差異，如：肝細(xì)胞系與其相關(guān)的原代細(xì)胞進(jìn)行比較時(shí)，觀察到轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)表達(dá)的偏差[22]，可能影響感染數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；
4、由于類器官的藥敏測(cè)試與臨床結(jié)果更接近，因此在抑菌/抑制病毒等藥物的研發(fā)、以及引入免疫細(xì)胞后的免疫效果評(píng)估會(huì)更準(zhǔn)確。
感染前的微生物最好做一些數(shù)量及活性的評(píng)估，以下步驟可按需選擇：
1、確保微生物結(jié)構(gòu)的完整性；
2、確保微生物的活力：細(xì)菌在感染前可以先做生長(zhǎng)曲線，最好在對(duì)數(shù)期時(shí)使用；真菌可選擇鈣熒光白（CFW）染色確認(rèn)活性；寄生蟲(chóng)可以在顯微鏡下確定數(shù)量與發(fā)育階段，并在鏡下觀察蠕動(dòng)或游動(dòng)；
3、預(yù)實(shí)驗(yàn)確定MOI，之后可按需選擇濃縮步驟。
Toshiro Sato等人[23]開(kāi)發(fā)了一種名為 iHACS（腸道半?yún)捬豕才囵B(yǎng)系統(tǒng)）的新技術(shù)，它可以模擬人類結(jié)腸上皮細(xì)胞和腸道厭氧菌的共生環(huán)境。該系統(tǒng)包含一個(gè)低氧的頂端室和一個(gè)常氧的基底室，允許厭氧菌在低氧環(huán)境下生長(zhǎng)，同時(shí)維持上皮細(xì)胞的活力。
圖4. 使用Transwell的腸類器官和厭氧微生物群的共培養(yǎng)體系示意圖[23]
? 相關(guān)產(chǎn)品
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